ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения конструкторской разработки.

На фиг. 1 представлена схема атмосферно-вакуумной установка получения топливных фракций из углеводородного сырья, на фиг.2 - центробежный фазовый разделитель, на фиг.3 - разрез А-А фиг.2.

Установка включает следующие аппараты, общие для атмосферного и вакуумного блоков: рекуперативные теплообменники подогрева сырья 1, выполняющие функции конденсаторов паров бензиновой и дизельной фракций, высокотемпературные подогреватели сырь и отбензиненного остатка 3, перегреватели паров отбираемых фракций 4, центробежный фазовый циклонный разделитель 5, контактный испаритель 6, включающий барбатер-распределитель отдувочных паров 8, струйный смеситель 7, распылитель жидкой фазы 9, регуляторы температуры 10 и уровней 11, 12, разделительную перегородку 13, образующую в левой части испарителя отсек дополнительной отпарки отбираемого остатка от бензиновой фракции. С основным отсеком испарителя 6 отсек дополнительной отпарки соединен струйным смесителем 7, рабочим телом которого являются перегретые пары бензиновой фракции. Вследствие того, что отбор отбензиненного сырья производится из отсека дополнительной отпарки, отбираемый продукт проходит через струйный смеситель, в котором осуществляется дополнительное смешение жидкой фазы с перегретыми парами бензиновой фракции с последующим разделением на фракции на выходе из струйного смесителя с эффективной отпаркой легких фракций. Насосом 16 отбензиненная нефть подается в вакуумный блок. Вакуумный блок имеет насосно-эжекторную и вакуумосоздающую установку, включающую емкость 15, насос 16, эжекторы 17.

На схеме обозначены потоки: сырье i; бензиновая и дизельная фракции ii, соответственно в блоках атмосферном и вакуумном, отбензиненное сырье iii; рабочая жидкость вакуумной установки iv, водяной пар v.

Сырье i нагревается в конденсаторах 1, холодильнике остатка 2 и высокотемпературном подогревателе 3 до температуры, обеспечивающей адиабатическое испарение отбираемой фракции, парожидкостная смесь поступает в циклонный фазовый разделитель 5 атмосферного блока. Жидкая фаза под давлением паров однократного испарения через распределитель 9 подается в паровое пространство контактного испарителя 6 в виде мелких капель и струй, где благодаря тепломассообмену с перегретыми парами отбираемой бензиновой фракции жидкость обедняется низкокипящими и обогащается высококипящими компонентами. Для поддержания избыточного давления, исключения проскока паровой фазы с жидкостью в фазовом разделителе регулятором 11 поддерживается постоянный уровень. Паровая фаза из фазового разделителя 5 на 30-50 oС выше температуры жидкой фазы в контактном испарителе, поступает в объем жидкой фазы через барботажный распределитель отдувочных паров 8, для отпарки из жидкости низкокипящих компонентов и конденсации высококипящих компонентов из перегретых паров, контактирующих с ней.

Пары бензиновой фракции выводятся из контактного испарителя 6 атмосферного блока через конденсатор 1, охлаждаемый сырьем, и поступает в емкость сбора прямогонного бензина. Отбензиненное сырье через высокотемпературный нагреватель вакуумного блока, конденсатор 1 непрерывно отводится в фазовый разделитель 5, паровая фаза легкой дизельной фракции через высокотемпературный пароперегреватель 4 поступает в барбатер-распределитель 8 перегретых паров для отпарки жидкой фазы от компонентов дизельной фракции. Жидкая фаза из фазового разделителя в связи с понижением температуры в процессе адиабатического испарения дополнительно нагревается до заданного значения в подогревателе 4' и поступает в испаритель 6.

Отбор дизельной фракции производится под вакуумом 60-80%, создаваемым двухступенчатой эжекторной установкой. Пары конденсируются в рекуперативном теплообменнике-конденсаторе 1 при отборе тепла прокачиваемым через теплообменник сырьем, после дополнительного снижения температуры в аппарате воздушного охлаждения 18 дизельное топливо эжекторами подается в промежуточную емкость 15 и отводится на склад готовой продукции.

В целях сокращения выбросов углеводородов в окружающую среду рабочей жидкостью в эжекторной вакуумосоздающей установке служит отбираема дизельная фракция.

Глубина отбора низкокипящих углеводородов из жидкой фазы (четкость разделения) повышается длительным многократным тепломассообменом перегретых паров отбираемой низкокипящей фракции с жидкой фазой широкой фракции высококипящих углеводородов в контактном испарителе по аналогии с отпарными колоннами (стриппинги).

Для интенсификации разделения парожидкостной эмульсии нагретой углеводородной жидкости на паровую и жидкую фазы предлагается применить центробежный фазовый разделитель (фиг.2, 3).

Многокомпонентный разделитель парожидкостной смеси состоит из корпуса 19, секционированных коллекторов ввода парожидкостного потока углеводородного сырь 20 со щелевыми соплами 21, распределяющими потоки по криволинейным поверхностям испарения 22 патрубков секционированного ввода сырь 23, штуцеров отвода паровой 24 и жидкой 25 фаз из фазового разделителя. В технологической схеме фазовый разделитель представлен позицией 5.

При работе фазного разделителя, например при подаче предварительно диспергированного нагревом потока парожидкостной смеси на цилиндрическую поверхность испарения 22 с радиусом кривизны 5 см и скорости 10 м/сек создается искусственное поле тяжести, примерно в 200 раз превышающее силу земного тяготения. Под воздействием центробежной силы происходит быстрая коагуляция жидкости с резким уменьшением поверхности разделения фаз, препятствующей обратному поглощению углеводородных компонентов из паровой фазы. Для поддержания оптимальных условий разделения парожидкостного многокомпонентного потока в центробежном поле на криволинейных поверхностях испарения 22 в тонком слое жидкости, растекающейся по указанным поверхностям, необходимо поддерживать постоянную скорость истечения из щелевых сопел 21 поддержанием постоянного давления на входе в секционированные распределительные коллекторы 20, тем самым обеспечивая работу каждого распределительного коллектора в режиме постоянной производительности. Для регулирования производительности установки в целом предусматривается подача сырья через три самостоятельные секционированные вводы 23, производительность каждого составляет 30-35% от номинальной нагрузки установки.

Таким образом, производительность установки может изменяться ступенчато 30-35%; 60-70% и 90-105% от номинальной нагрузки установки при сохранении оптимальных гидродинамических условий работы фазового разделителя, при включении соответственно одного, двух и трех коллекторов 20.

Предлагаемая установка обеспечивают необходимый запас качества по четкости разделения для широкофракционных топлив благодаря сепарации парожидкостного потока в центробежном поле и длительному трехкратному последовательному отпариванию жидкой фазы перегретыми парами отбираемых фракций от низкокипящих компонентов, обеспечивается повышенный выход светлых нефтепродуктов, коррекция температуры вспышки и начала кипения получаемых топливных фракций.

Отпарка остатка происходит в атмосферном и вакуумном блоках:

- при контакте жидкой фазы в виде мелких капель и струй с перегретыми парами в паровом объеме контактного испарителя;

- отдувке жидкой фазы барботирующими через ее объем мелкими струями перегретых паров бензиновой фракции;

- при отпарке жидкости в струйном смесителе.

Основные отличия установки:

- отсутствие в технологической схеме огневых трубчатых печей и ректификационных колонн;

- отсутствие прямого огневого нагрева сырья и низкое рабочее избыточное давление в аппаратах практически исключает аварийные ситуации с возгоранием сырья, разрушением оборудования, что уменьшает экологический риск выброса углеводородов в окружающую среду;

- низкая металлоемкость.

Для получения топливных фракций предлагается использовать унифицированные модули со ступенчатым регулированием производительности. Минимальная и максимальная производительность установки соответственно 50 и 200 тыс. тонн в год.